测定时间对黑土区CO_2和N2_O排放通量的影响

[目的]探讨测定时间对黑土区CO2和N2O排放通量的影响,确定排放通量的最佳测定时间,以期为黑土区农田温室气体减排提供科学依据。[方法]以黑土区长期肥料定位试验为平台,采用静态箱式法研究了小麦3个关键生育期(抽穗期、灌浆期和成熟期)CO2和N2O排放的日变化动态,揭示不同测定时段黑土区CO2和N2O排放通量的差异。[结果]土壤CO2和N2O排放通量日变化较大,变化范围分别为CO2 206～552 mg/(m2.h)和N2O 51～295μg/(m2.h)。在不同生育期CO2呈单峰曲线变化,峰值出现在中午12:00,峰谷出现在凌晨3:00;N2O排放通量在抽穗期白天较小,而夜间排放量大。如果不考虑小麦生育期对CO2和N2O排放通量的影响,测定CO2排放代表性时间段在6:00～8:00或16:00～21:00;测定N2O时间段在8:00～10:00或16:00～21:00;若同时测定CO2和N2O排放通量,最佳测定时间在16:00～18:00。若在通常的观测时间9:00～12:00进行观测,CO2和N2O的较正系数分别为0.81和0.90。[结论]该研究结果为黑土区农田温室气体减排提供了科学依据。     

测定时间对黑土区CO2和N2O排放通量的影响（英文）

[目的]探讨测定时间对黑土区CO2和N2O排放通量的影响,确定排放通量的最佳测定时间,以期为黑土区农田温室气体减排提供科学依据。[方法]以黑土区长期肥料定位试验为平台,采用静态箱式法研究了小麦3个关键生育期(抽穗期、灌浆期和成熟期)CO2和N2O排放的日变化动态,揭示不同测定时段黑土区CO2和N2O排放通量的差异。[结果]土壤CO2和N2O排放通量日变化较大,变化范围分别为CO2206~552mg(/m·2h)和N2O51~295μg(/m2·h)。在不同生育期CO2呈单峰曲线变化,峰值出现在中午12:00,峰谷出现在凌晨3:00;N2O排放通量在抽穗期白天较小,而夜间排放量大。如果不考虑小麦生育期对CO2和N2O排放通量的影响,测定CO2排放代表性时间段在6:00~8:00或16:00~21:00;测定N2O时间段在8:00~10:00或16:00~21:00;若同时测定CO2和N2O排放通量,最佳测定时间在16:00~18:00。若在通常的观测时间9:00~12:00进行观测,CO2和N2O的较正系数分别为0.81和0.90。[结论]该研究结果为黑土区农田温室气体减排提供了科学依据。     

不同耕作措施对冬小麦田CO_2排放通量的影响

在甘肃省石羊河绿洲灌区连续4 a冬小麦保护性耕作田间定位试验的基础上,用静态箱-气相色谱法研究了5种耕作措施下,冬小麦田从前季灌浆期到后季分蘖期期间CO2排放通量的变化规律.结果表明:不同耕作措施下,CO2排放通量在观测期内呈现"高-低-高"的双峰型变化曲线;秸秆翻压处理CO2排放通量最高,传统耕作CO2排放通量介于免耕不覆盖处理和秸秆翻压处理之间;传统耕作与免耕不覆盖两处理CO2排放通量间差异性显著;CO2排放通量与耕层(0~30 cm)土壤温度和土壤含水量呈显著正相关,其中土壤含水量对CO2排放通量的影响大于土壤温度对其的影响.     

保护性耕作模式下早稻田甲烷排放特征

[目的]研究耕作对早稻田甲烷排放的影响,并分析影响稻田甲烷排放的环境因子,寻找合适的耕作模式以减少稻田甲烷排放.[方法]设免耕不施肥、免耕施肥、常规不施肥和常规施肥4个处理,分别在水稻分蘖期和水稻抽穗期采用静态箱法收集气态甲烷(CH4),同步观测地温、采气箱内温度、环境温度、地表温度、草面温度、相对湿度及风速,探究早稻田CH4排放的日排放规律,明确免耕和施肥及环境因素对稻田CH4排放的影响.[结果]早稻田CH4的排放与气温、地表温度、5 cm土温、草面温度、相对湿度、风速等密切相关,尤其在分蘖期,各处理均与上述环境因子显著相关(P<0.05).不同耕作与施肥模式下,CH4日平均通量不同,在水稻分蘖期具体表现为常规施肥>常规不施肥>免耕施肥>免耕不施肥,在水稻抽穗期表现为常规不施肥>免耕施肥>常规施肥>免耕不施肥.[结论]免耕与常规耕作相比,早稻田CH4的排放量相对降低;施肥导致分蘖期早稻田CH4排放通量增加,但在抽穗期导致早稻田CH4排放减少.免耕可以减轻早稻田CH4的排放,其推广能为稻田减排做贡献.     

白桦和落叶松人工林生长季节土壤CO2排放通量及主要影响因素

利用Li-8100土壤碳通量全自动观测系统对白桦和落叶松人工林林地土壤表面CO2排放通量、地表及地表下10 cm处温度、地表下10 cm处含水率、地表压力的昼夜变化进行了测定.研究结果表明:2个林地土壤CO2排放通量日均值呈明显的季节性变化.由于叶面积指数的影响,白桦林地的土壤CO2排放通量日均值高于落叶松,这一差异在...     

下辽河平原几种旱作农田N_2O排放通量及相关影响因素的研究

为探明下辽河平原几种旱作农田N2O排放通量及相关因素的影响,采用静态箱(暗箱)/气相色谱法对东北地区3种典型的旱地作物(玉米、大豆和春小麦)的N2O排放进行了原位测量,同时测量了土壤湿度等相关影响因子。结果表明,3种旱田作物的N2O排放在其各自生长季内均表现出比较明显的季节变化规律。在整个生长季观测中,常规处理N2O排放通量变化范围和平均通量分别为:玉米田-26.2～822.1μg·m-2·h-1,平均通量110.3μg·m-2·h-1;大豆田-96.8～281.0μg·m-2·h-1,平均通量66.0μg·m-2·h-1;春小麦田-27.1～183.1μg·m-2·h-1,平均通量46.3μg·m-2·h-1。研究还表明,土壤湿度是制约旱田N2O释放的关键因素,在土壤湿度较低时,施N肥并不会增加N2O的排放量。从作物的整个生长季来看,施N肥处理比未施N肥处理的N2O排放量要高,具体表现在玉米田和春小麦田常规处理N2O排放总量分别是无N处理的3.88倍、1.10倍。     

农垦对温带草地生态系统CO2、CH4、N2O通量的影响

2001年6～9月,利用静态暗箱法对内蒙古锡林河流域草甸草原及其开垦后的农田(春小麦)和休耕地的CO2、CH4和N2O的通量进行了野外实地观测。结果显示,草甸草原开垦为耕地对温带草地生态系统CO2、CH4和N2O源汇状况影响显著。从CO2排放量的平均值来看, 农田(545.8 mg穖-2穐-1)>草甸(301.9 mg穖-2穐-1)>休耕地(74.4 mg穖-2穐-1),其中草甸开垦为农田使CO2的排放增加了81%;在春小麦的生长期内,麦田的CO2排放量是草甸草原的2倍多,小麦死亡和收割后CO2排放锐减,可见农垦明显促进了CO2的排放。另外干旱使得草甸草原、农田和休耕地的CO2排放量表现出减少趋势。草甸开垦为农田后CH4吸收特征表现明显,但干旱减弱了其吸收趋势。就N2O而言,草地开垦后春小麦的种植总体上并未增加N2O的排放,只是改变了其排放特征;除小麦苗期外,N2O的排放都高于草甸草原;极端干旱还导致土壤对大气N2O的吸收。另外,农田的CH4吸收与N2O排放之间还存在此消彼长的关系。     

不同耕作方式下农田油菜季土壤温室气体的排放研究

以位于西南大学农业部重庆紫色土生态环境重点野外科学观测试验站内于1990年设立的长期免耕试验田 为研究对象,利用静态暗箱/气相色谱法,研究传统的冬水田(DP)耕作方式改变为水旱轮作(SH)、厢作免耕 (XM)和垄作免耕(LM)后,油菜生长季土壤CO2,CH4 和N2O 的排放特征.结果表明,4种处理下CH4 排放通 量在整个油菜季上下波动,除DP外均有吸收和排放现象;N2O 的排放通量除施肥后有较大的上升外,其他时段 都表现的较为稳定;CO2 的排放季节变化明显.从排放总量上来看,4个处理油菜季排放的CO2 总量大小顺序 为:LM(5099.87)>XM(4617.33)>SH(4528.42)>DP(3715.23kg/hm2);CH4 排放总量大小为:DP(20.49)> LM(1.69kg/hm2),SH 和XM 表现为少量的CH4 的汇,大小为SH(0.55)>XM(0.13kg/hm2).N2O 总排放量的 大小为:SH(4.57)>XM(2.87)>LM(2.71)>DP(0.89kg/hm2).4个处理油菜季排放的CO2,CH4 和N2O 所产 生的综合全球增温潜势(GWP)大小顺序为:20a时间尺度LM,SH,DP和XM,100a和500a时间尺度大小顺序为 LM,SH,XM 和DP.因此,将冬水田改成垄作免耕、厢作免耕及水旱轮作制度后,虽然CH4 排放通量会显著降低, 但却会显著增加土壤CO2 和N2O 的排放.如果3种气体同时考虑,从长远来看,耕作方式的改良会增加紫色水稻 土油菜生长季土壤中CO2,CH4 和N2O 的总温室效应,从这一点考虑,对环境是不利的.     

不同耕作措施下夏玉米生长季农田CO2排放速率及其与土壤温度的关系

采用定位试验,系统研究翻耕(CT)、旋耕(RT)、免耕不覆盖(NT)3种不同耕作措施下土壤CO2排放速率,并对CO2排放速率和10cm土壤温度进行回归模拟。结果表明:夏玉米生育期CO2排放速率表现为翻耕(CT)>旋耕(RT)>免耕不覆盖(NT),平均分别为585.675、457.875和184.95mg·m-2·h-1。并且3种耕作措施之间差异均达到显著水平(P<0.05);各处理夏玉米生育期CO2排放速率与土壤温度呈显著正相关;NT、RT和CT处理CO2排放速率与10cm地温相关系数分别为0.624、0.609和0.606。CO2排放速率和土壤温度呈指数函数关系(P<0.05),利用10cm地温对夏玉米生育期农田CO2排放通量进行估算表明,CT、RT和NT处理CO2排放量分别为1.47、1.15和0.46kg·m-2。     

耕作方式与氮肥减施对黄褐土麦田土壤酶活性及温室气体排放的影响

为探明夏玉米秸秆粉碎还田后,不同耕作方式和氮肥减施对土壤酶活性及温室气体排放的影响,采用静态箱气相色谱法,以传统翻耕和常规施氮量为对照(PT+CN),测定并分析了免耕减氮(N T+LN)、免耕常规施氮(N T+CN)、旋耕减氮(R T+LN)、旋耕常规施氮(R T+CN)、翻耕减氮(PT+LN)对麦田土壤-作物系统温室气体排放的影响及其与土壤酶活性的关系。结果表明:土壤中脲酶和蔗糖酶活性均表现为0~20cm高于20~40cm土层,拔节期脲酶和蔗糖酶活性达到最高值。减少施氮量降低了土壤脲酶和蔗糖酶活性,其中以NT+LN处理土壤脲酶和蔗糖酶活性最低;不同处理小麦田均表现为CH4的汇和CO2与N2O的源。与对照相比,NT+LN、RT+LN、PT+LN、NT+CN、RT+CN处理的CH4平均吸收通量分别减少了25.57%、25.06%、18.03%、11.96%、11.61%,CO2和N2O平均排放通量分别降低了17.57%、12.28%、11.36%、10.24%、4.96%和34.05%、26.48%、20.60%、15.61%、3.02%;土壤脲酶与CH4排放通量呈负相关,与CO2、N2O排放通量呈正相关。蔗糖酶与0~20cm土层的CH4排放呈显著负相关,与N2O排放呈显著正相关,但20~40cm土层的蔗糖酶活性与温室气体排放通量相关性不显著。综上所述,在秸秆还田、减少化肥用量、提倡固碳减排的背景下,旋耕减氮处理是在保持较高土壤酶活性的同时减少农田温室气体排放的最优组合。     

地膜的水热效应与麦田土壤N2O排放

通过两个小麦生长期田间试验,研究了地膜覆盖对耕层土壤N_2O排放的影响.结果表明,无论是否耕种小麦,地膜覆盖均能明显提高耕层土壤含水量,且对休耕地的保水作用高于小麦田.小麦田覆膜后增温幅度小于休耕地,但在孕穗期前和成熟期后增温效果大,而小麦生长中期小;尤其能显著提高0～5 cm耕层土壤温度,甚至10 cm深土壤温度.地膜覆盖后小麦田耕层土壤中NO_3~--N平均含量增加5.34 mg·kg~(-1),且小麦生长旺盛期增加量明显.覆膜使大多数小麦生育期土壤N_2O排放通量高于常规耕作,其增排效应与土壤水分、温度、NO_3~--N含量、有机质增加量存在较好的线性关系;小麦田土壤N_2O增排的最大影响因子是耕层5 cm处土壤温度的变化,其次与土壤养分有效性增加密切相关;而休耕地土壤N_2O的增排作用主要受控于覆膜对水热条件及微生物能量供给的改善.     

东祁连山北坡高寒灌丛草地围栏与放牧干扰下CO_2释放速率的比较研究

采用原位静态密闭暗箱+便携式红外气体分析仪法对东祁连山高寒灌丛草地围栏与放牧干扰下金露梅(Potentilla fruticosa)灌丛CO2释放速率进行了监测.结果表明:围栏与放牧样地,土壤-植被系统CO2释放速率均呈单峰型曲线,高峰值均出现在下午13∶00~16∶00,最小释放速率在凌晨4∶00~6∶00;白天CO2释放速率大于夜间.围栏灌丛CO2释放速率日最大值为368.64μmol.m-2.min-1,最小值为36.28μmol.m-2.min-1;放牧灌丛CO2释放速率日最大值为296.21μmol.m-2.min-1,最小值为18.43μmol.m-2.min-1;在植物生产高峰季节(7、8月)CO2释放速率亦达到高峰状态,最大月(8月)围栏内灌丛平均释放速率为288.25μmol.m-2.min-1,放牧灌丛平均释放速率为219.81μmol.m-2.min-1;9至11月份,灌丛CO2释放速率逐渐回落.围栏内灌丛CO2释放速率高于放牧灌丛,围栏与放牧干扰在7至10月份差异极显著(P0.01),11月差异不显著(P0.05).围栏灌丛与放牧灌丛CO2释放速率的日变化与月动态与5cm土壤温度均呈正相关.     

免耕及深松耕对黄土高原地区春玉米和冬小麦产量及水分利用效率影响的整合分析

【目的】明确免耕、深松耕在黄土高原不同区域春玉米、冬小麦种植中的适用性和增产效果。【方法】通过文献检索共获得45篇大田试验文献和209组试验数据,采用整合分析方法(Meta-analysis),定量分析免耕、深松耕在黄土高原不同区域、不同年降雨量和不同年均温度下对春玉米、冬小麦产量和水分利用效率的影响特征。【结果】与常规耕作相比,在黄土高原北部和中部采用免耕能有效提高春玉米产量和水分利用效率10%以上;在年降雨量≤500 mm地区免耕春玉米的产量和水分利用效率增加最显著,分别增加13.4%和13.6%(P0.05);在年均温度≤10℃地区免耕春玉米的产量和水分利用效率显著增加,分别增加7.6%和9.3%(P0.05)。在黄土高原东南部和西北部采用深松耕都能显著提高冬小麦产量和水分利用效率;在年降雨量500—600 mm地区,采用深松耕的冬小麦产量和水分利用效率增加最显著,分别增加14.5%和12.2%(P0.05);在不同年均温度地区,深松耕冬小麦的产量和水分利用效率均显著增加。在不同区域、不同年降雨量和不同年均温度下,采用深松耕的冬小麦产量和水分利用效率增加率均高于免耕。【结论】免耕、深松耕在黄土高原不同区域的适应性不同,在黄土高原中部和北部采用免耕更有利于提高春玉米产量和水分利用效率;在年降雨量≤500 mm地区和年均温度≤10℃地区采用免耕更有利于春玉米产量和水分利用效率的增加;在黄土高原东南部和西北部采用深松耕均有利于提高冬小麦产量和水分利用效率,且效果优于免耕。     

覆盖免耕在休闲期的节水和生育期的调温效应

对免耕覆盖、秸秆还田和常规耕作在休闲期的节水效果研究表明:在夏季休闲期,免耕覆盖比常规耕作多贮水30.62mm,比秸秆还田多23.91mm;在冬季储水灌溉期间,可将储水定额从2100m3/hm2减少到600和975m3/hm2。对春小麦生育期土壤表层,5、10、15、20和25cm处温度变化观测发现:免耕覆盖土壤温度在气温较低的8:00可以提高土壤表层温度,在气温较高的14:00可以减缓土壤温度的升高,而在19:00气温降低时可以减缓土壤温度的降低,使土壤温度一直保持在一个稳定的状态,这有利于调节农田小气候,创造作物良好的生长环境。     

黄土高原旱作农业区少免耕对小麦白粉病的影响

在自然接种条件下,通过监测田间发病率和严重程度,研究黄土高原旱作农业区少免耕措施对小麦白粉病的影响.6种少免耕措施分别是:传统耕作不覆盖(CK);免耕麦草覆盖;传统耕作秸秆还田;传统耕作地膜覆盖;免耕不覆盖;免耕地膜覆盖.结果表明:在6种不同少免耕处理中,传统耕作不覆盖(CK)的发病率和病情指数高于其它处理,而产量均低于其它处理.其中,传统耕作不覆盖处理田块中小麦白粉病的发病率为76.22%,病情指数为36.86,产量为1 416.05 kg/hm2.免耕地膜覆盖处理田块小麦白粉病的发病率、病情指数最低,分别为59.25%、24.08;而产量最高,达到2 081.06 kg/hm2.因此,免耕地膜覆盖耕作技术,能有效降低小麦白粉病的危害.     

保护性耕作对黄土高原坡耕地水土流失的影响

[目的]为有效的防治黄土高原坡耕地水土流失,提高坡耕地持续利用。[方法]在陇中半干旱区6°～7°的坡耕地上,设传统耕作下春小麦与苜蓿间作（TWL）、马铃薯与苜蓿间作（TPL）、鹰嘴豆与苜蓿间作（TCL）、免耕秸秆覆盖下春小麦与苜蓿间作（NTSWL）、马铃薯与苜蓿间作（NISPL）、鹰嘴豆与苜蓿间作（NTSCL）6个处理,进行保护性耕作的定位研究,并分别探讨保护性耕作对每种间作方式的土壤容重、饱和导水率以及水土流失的影响。[结果]结果表明,与传统耕作（T）相比,免耕秸秆覆盖（NTS）增大了土壤的容重,提高了表土的饱和导水率,使土壤的稳定性有所提高,水分易于入渗。免耕秸秆覆盖（NTS）可明显减少土壤侵蚀量和径流量。[结论]保护性耕作是控制黄土高原半干旱区坡耕地水土流失的有效措施。     

一种新的植物N2O释放光调节模式

植物释放N2O可能是大气N2O的重要来源。植物N2O释放与体内的NO3-还原过程有关,并且受光照强度的调节。较低光强有利于植物产生N2O。作者根据自己的研究结果和他人的工作,提出一个新的N2O释放与光合作用光反应和CO2同化作用关系以及呼吸作用关系的模式。在非光合作用器官,NO3-还原所需要的还原力和碳架来自呼吸作用,而在光合器官则主要来自光合作用。在光合器官中,N2O产生于NO3-还原和NO2-还原过程。硝酸还原对光合作用的CO2同化既有依赖关系,又有竞争关系。当光照较弱时,光合作用提供的还原力不足,对NO2-还原的抑制大于NO3-还原,因此有利于NO2的产生。